DE102014113560A1 - Current collector system with pneumatic sensor monitoring - Google Patents
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- B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
- B60L5/18—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using bow-type collectors in contact with trolley wire
- B60L5/22—Supporting means for the contact bow
- B60L5/28—Devices for lifting and resetting the collector
- B60L5/32—Devices for lifting and resetting the collector using fluid pressure
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stromabnehmersystem (1) für ein Schienenfahrzeug, welches mit Energie durch eine Oberleitung gespeist wird, wobei ein Stromabnehmer mindestens eine Schleifleiste (4) aufweist, welche über eine Wippe (2) mittels eines Aktors in der Höhe verstellbar gelagert ist, so dass die Schleifleiste (4) mit einer Oberleitung in Kontakt bringbar ist und ein pneumatisches Überwachungssystem vorgesehen ist, welches einen in oder an der Schleifleiste (4) angeordneten Luftkanal (L) aufweist, wobei eine Beschädigung des Luftkanals (L) eine Störung zwischen Schleifleiste (4) und Oberleitung detektiert und einen Absenkvorgang der Wippe (2) einleitet, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungssystem eine eigene separate Pneumatikanlage (9) aufweist.The present invention relates to a current collector system (1) for a rail vehicle, which is supplied with energy by an overhead line, wherein a current collector has at least one contact strip (4) which is adjustably mounted in height via a rocker (2) by means of an actuator, so that the sanding strip (4) can be brought into contact with an overhead line and a pneumatic monitoring system is provided which has an air channel (L) arranged in or on the sanding strip (4), whereby damage to the air channel (L) interferes with the sanding strip (4) and overhead line detected and initiates a lowering of the rocker (2), characterized in that the monitoring system has its own separate pneumatic system (9).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stromabnehmersystem für ein schienengebundenes Fahrzeug gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1.The present invention relates to a current collector system for a rail-bound vehicle according to the features in the preamble of claim 1.
Schienengebundene Fahrzeuge sind in der Regel elektronisch angetrieben. Hierzu sind entlang des Schienennetzes Oberleitungen angeordnet, wobei das Schienenfahrzeug über ein Stromabnehmersystem die Energie von der Oberleitung bezieht. Ein solches Stromabnehmersystem ist zum einen in der Höhe verstellbar und insbesondere federnd gelagert, so dass Schwingungen und/oder unterschiedliche Höhen zwischen Oberleitung und Schiene während der Fahrt ausgeglichen werden können.Rail-bound vehicles are usually driven electronically. For this purpose, overhead lines are arranged along the rail network, wherein the rail vehicle via a pantograph system receives the energy from the overhead line. Such a pantograph system is on the one hand adjustable in height and in particular resiliently mounted, so that vibrations and / or different heights between overhead line and rail can be compensated while driving.
Es kann jedoch während des Betriebs eines solchen Schienenfahrzeuges zu Störungen kommen. Bei einer Störung zwischen Stromabnehmer und Oberleitung ist es, um Folgeschäden zu vermeiden, wichtig, dass das Stromabnehmersystem abgesenkt wird. However, it may cause interference during the operation of such a rail vehicle. In the event of a fault between the pantograph and the overhead contact line, it is important to lower the pantograph system in order to avoid consequential damage.
Hierzu sind beispielsweise aus der
Die Druckluft für das pneumatische Sensorsystem wird dabei aus dem Druckluftsystem des Schienenfahrzeuges, welches unter anderem auch dazu genutzt wird, den Stromabnehmer selbst in der Höhe zu verstellen, bezogen. The compressed air for the pneumatic sensor system is based on the compressed air system of the rail vehicle, which is also used, inter alia, to adjust the pantograph itself in height.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Stromabnehmersystem bereitzustellen, welches mit einem ausfallsicheren Sensorsystem zur Detektion einer Havarie ausgestattet ist, wobei das Sensorsystem optional an vorhandenen Stromabnehmersystemen nachrüstbar ist und ein geringes Eigengewicht aufweist.Object of the present invention is to provide a current collector system, which is equipped with a fail-safe sensor system for the detection of an accident, the sensor system is optionally retrofittable to existing pantograph systems and has a low weight.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Stromabnehmersystem für ein Schienenfahrzeug mit den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.The aforementioned object is achieved with a pantograph system for a rail vehicle with the features in claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.Advantageous embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.
Das Stromabnehmersystem für ein Schienenfahrzeug, wobei das Schienenfahrzeug mit Energie durch eine Oberleitung gespeist wird, weist einen Stromabnehmer mit mindestens einer Schleifleiste auf, wobei die Schleifleiste über eine Wippe mittels eines Aktors in der Höhe verstellbar gelagert ist, so dass die Schleifleiste mit einer Oberleitung in Kontakt bringbar ist. Das Stromabnehmersystem weist ferner ein pneumatisches Überwachungssystem auf, welches einen in oder an der Schleifleiste angeordneten Luftkanal aufweist und eine Beschädigung des Luftkanals eine Störung zwischen Schleifleiste und Oberleitung detektiert und einen Absenkvorgang der Wippe einleitet. Das Stromabnehmersystem ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungssystem eine eigene separate Pneumatikanlage aufweist.The pantograph system for a rail vehicle, wherein the rail vehicle is fed with energy through a catenary, has a pantograph with at least one sanding strip, wherein the sanding bar is adjustably mounted in height via a rocker by means of an actuator, so that the sanding strip with a catenary in Contact is bringable. The current collector system further comprises a pneumatic monitoring system which has an air duct arranged in or on the sliding strip and detects damage to the air duct disturbance between the contact strip and the overhead line and initiates a lowering operation of the rocker. The current collector system according to the invention is characterized in that the monitoring system has its own separate pneumatic system.
Die Pneumatikanlage umfasst dabei im Rahmen der Erfindung einen Verdichter und eine Kontrolleinheit sowie optional einen Vorratsspeicher. Ferner sind dann im Rahmen der Erfindung zu der Pneumatikanlage zählend die Druckluftleitungen sowie der Luftkanal des Überwachungssystems. Die Pneumatikanlage kann auch als Druckluftsystem bezeichnet werden.The pneumatic system includes within the scope of the invention, a compressor and a control unit and optionally a storage device. Furthermore, then in the context of the invention to the pneumatic system counting the compressed air lines and the air duct of the monitoring system. The pneumatic system can also be referred to as a compressed air system.
Ob der Luftkanal in die Schleifleiste integriert ist bzw. an der Schleifleiste angeordnet ist, ist insbesondere abhängig von den Systemanforderungen bzw. ob das erfindungsgemäße Überwachungssystem an ein bereits bestehendes Stromabnehmersystem nachgerüstet wird bzw. das Stromabnehmersystem neu ausgelegt wird. Insbesondere das Anordnen des Luftkanals an bzw. in unmittelbarer Nähe einer Schleifleiste ermöglicht dabei eine einfache Nachrüstbarkeit. Sofern die Schleifleisten ausgetauscht werden, ist es weiterhin möglich, bei Nachrüstung eines erfindungsgemäßen Überwachungssystems auch Schleifleisten mit integriertem Luftkanal einzusetzen. Gleiches gilt bei Neuauslegung eines Stromabnehmersystems. Whether the air duct is integrated into the sanding strip or is arranged on the sanding strip depends in particular on the system requirements or whether the monitoring system according to the invention is retrofitted to an existing current collector system or the current collector system is redesigned. In particular, the arrangement of the air duct at or in the immediate vicinity of a sanding strip allows easy retrofitting. If the abrasive strips are replaced, it is also possible to use when retrofitting a monitoring system according to the invention also abrasive strips with integrated air duct. The same applies to the redesign of a pantograph system.
Hierdurch ergibt sich erfindungsgemäß der Vorteil, dass bereits bestehende Stromabnehmersysteme mit dem erfindungsgemäßen Überwachungssystem in einfacher und kostengünstiger Weise nachgerüstet werden können. Das Schienenfahrzeug muss nicht zwangsläufig eine eigene Pneumatikanlage aufweisen, aus der dann das Überwachungssystem mit Druckluft gespeist wird. Durch den eigenen Verdichter benötigt das Überwachungssystem lediglich einen elektrischen Anschluss, so dass der Verdichter die Pneumatikanlage, insbesondere den Vorratsspeicher, mit Druckluft befüllen kann, wobei die Druckluft dann zum Betrieb des Übergangssystems genutzt wird. Das Überwachungssystem selbst funktioniert dann gemäß des eingangs genannten Standes der Technik. Die Pneumatikanlage ist dabei autonom bzw. autark an dem Stromabnehmer einsetzbar. Es wird lediglich ein elektrischer Anschluss zum Betreiben des Verdichters und/oder der Kontrolleinheit benötigt. Der Pneumatikkreislauf des Überwachungssystems ist in sich geschlossen, so dass das Überwachungssystem an einem Stromabnehmersystem unmittelbar anordnenbar ist. This results in accordance with the invention the advantage that existing current collector can be retrofitted with the monitoring system according to the invention in a simple and cost-effective manner. The rail vehicle does not necessarily have its own pneumatic system, from which the monitoring system is then supplied with compressed air. Due to its own compressor, the monitoring system requires only one electrical connection, so that the compressor can fill the pneumatic system, in particular the storage tank, with compressed air, the compressed air then being used to operate the transition system. The monitoring system itself then works according to the aforementioned prior art. The pneumatic system is autonomous or self-sufficient at the pantograph used. All that is needed is an electrical connection for operating the compressor and / or the control unit. The pneumatic circuit of the monitoring system is self-contained, so that the monitoring system can be arranged directly on a current collector system.
Neben dem wesentlichen Vorteil der Nachrüstbarkeit an bereits bestehenden Stromabnehmersystemen ohne ein pneumatisches Überwachungssystem, ergeben sich weiterhin bei neu ausgelegten Stromabnehmersystemen zwei Vorteile. Zum einen muss das gesamte Stromabnehmersystem lediglich elektrisch mit dem Fahrzeug gekoppelt werden, nicht nochmals über separate Pneumatikanschlussleitungen, da das dem Stromabnehmersystem zugeordnete Überwachungssystem mit der separaten Pneumatikanlage direkt an dem Stromabnehmersystem montierbar ist. Es sinken somit insbesondere die Erstmontagekosten, aber auch die Montagekosten bei einer Wartung bei einem erfindungsgemäß ausgerüsteten Stromabnehmersystem.In addition to the significant advantage of retrofitting on existing pantograph without a pneumatic monitoring system, there are still two benefits in newly designed pantograph systems. On the one hand, the entire current collector system has to be electrically coupled to the vehicle only, not again via separate pneumatic connection lines, since the monitoring system associated with the current collector system can be mounted directly on the current collector system with the separate pneumatic system. Thus, in particular, the initial assembly costs, but also the installation costs for maintenance in a current collector system equipped according to the invention, are reduced.
Ein weiterer Vorteil der sich ergibt ist das geringe Gesamtgewicht des Stromabnehmersystems. Es kann somit ein bekanntes Stromabnehmersystem, welches mittels einer mechanischen Feder aufgestellt wird und mittels eines elektrischen und/oder elektromechanischen, insbesondere elektrischen Spindelantriebes entgegengesetzt der Federkraft abgesenkt wird, mit einer bewährten pneumatischen Überwachungseinrichtung versehen werden, ohne das Gesamtgewicht merklich zu erhöhen. Die Pneumatikanlage ist dabei unmittelbar dem Stromabnehmer zugeordnet.Another advantage that results is the low overall weight of the pantograph system. It can thus be a known current collector system, which is set up by means of a mechanical spring and by means of an electric and / or electromechanical, in particular electric spindle drive opposite the spring force is lowered, provided with a proven pneumatic monitoring device, without significantly increasing the total weight. The pneumatic system is assigned directly to the pantograph.
Die Pneumatikanlage umfasst weiterhin eine Kontrolleinheit, die insbesondere eine elektropneumatische Kontrolleinheit ist und mit dem Aktor verbunden ist. Detektiert nunmehr die Kontrolleinheit einen Druckverlust aufgrund einer Beschädigung des Luftkanals in der Stromschiene, so gibt die Kontrolleinheit ein Steuersignal an den Aktor zur Absenkung der Wippe. Hierzu ist insbesondere ein Druckschalter in der Kontrolleinheit vorgesehen, der den Druckabfall aufgrund der Beschädigung des Luftkanals detektiert und in ein elektrisches Signal umwandelt. The pneumatic system further comprises a control unit, which is in particular an electropneumatic control unit and is connected to the actuator. Now detects the control unit a pressure loss due to damage to the air duct in the busbar, the control unit is a control signal to the actuator for lowering the rocker. For this purpose, a pressure switch is provided in particular in the control unit, which detects the pressure drop due to the damage of the air duct and converts it into an electrical signal.
Im Rahmen der Erfindung wäre es jedoch auch vorstellbar, dass der Aktor selbst pneumatisch oder aber hydraulisch betrieben ist. Das erfindungsgemäße Überwachungssystem mit eigener separater Pneumatikanlage kann auch an einen solchen Stromabnehmer mit pneumatischem oder hydraulischem Aktor nachgerüstet werden. Hier wird jedoch dann nicht der Luftkanal mit der pneumatischen Anlage des Stromabnehmersystems in Verbindung gebracht. Der Luftkanal nutzt die eigene separate Pneumatikanlage. Auch hier agiert das Überwachungssystem autark von dem bestehenden Aktor, wobei lediglich die Kontrolleinheit des Überwachungssystems im Falle der Detektion eines Druckabfalls ein Steuersignal zur Einleitung des Absenkvorganges an den Aktor sendet. In the context of the invention, however, it would also be conceivable that the actuator itself is operated pneumatically or hydraulically. The monitoring system according to the invention with its own separate pneumatic system can also be retrofitted to such a pantograph with pneumatic or hydraulic actuator. Here, however, not the air duct is brought into connection with the pneumatic system of the pantograph system. The air duct uses its own separate pneumatic system. Again, the monitoring system operates autonomously from the existing actuator, with only the control unit of the monitoring system in the case of detection of a pressure drop sends a control signal to initiate the lowering process to the actuator.
Besonders bevorzugt weist das erfindungsgemäße Stromabnehmersystem weiterhin eine Schnellabsenkfunktion auf, so dass die Schleifleiste des Stromabnehmers insbesondere in weniger als drei Sekunden, bevorzugt weniger als zwei Sekunden und insbesondere kleiner gleich 1 Sekunde aus einer Betriebsposition absenkbar ist. Der Schnellabsenkvorgang benötigt mindestens jedoch wenige Millisekunden. Die Schnellabsenkfunktion kann dabei im Rahmen der Erfindung das vollständige Absenken des Stromabnehmers bedeuten, zumindest wird jedoch innerhalb der vorgegebenen Zeit die Schnellabsenkfunktion derart durchgeführt, dass ein minimaler Isolierabstand von der Schleifleiste zum Fahrdraht bzw. der Oberleitung hergestellt wird. Particularly preferably, the current collector system according to the invention further has a Schnellabsenkfunktion, so that the sliding strip of the pantograph is lowered in particular in less than three seconds, preferably less than two seconds and in particular less than or equal to 1 second from an operating position. The quick lowering process requires at least a few milliseconds. Within the scope of the invention, the rapid lowering function can mean the complete lowering of the current collector, however, at least the rapid lowering function is carried out within the predetermined time in such a way that a minimum insulation distance from the contact strip to the contact wire or the overhead line is established.
Im Falle der Verwendung eines elektrischen bzw. elektromechanischen Antriebes und insbesondere eines Spindelantriebes wäre es möglich, durch Beaufschlagen des Spindelantriebes mit einer höheren Spannung und/oder mit einem höheren Strom gegenüber dem regulären Anhebe- oder Absenkvorgang die Schnellabsenkfunktion zu realisieren. Alternativ oder ergänzend kann das Schnellabsenksystem durch einen zusätzlichen pneumatischen Schnellabsenkzylinder ausgebildet sein. Dieser kann zu dem eigentlichen Aktor und insbesondere zu dem Spindelantrieb parallel angeordnet sein oder mit dem Spindelantrieb in Reihe angeordnet sein. Der pneumatische Schnellabsenkzylinder bietet dabei insbesondere gegenüber einem elektromechanischen Spindelantrieb den Vorteil, dass dieser innerhalb kürzerer Zeit einen größeren Weg zurücklegen kann, so dass die Schnellabsenkfunktion realisiert wird. Im Rahmen der Erfindung kann dann der pneumatische Schnellabsenkzylinder insbesondere durch die Pneumatikanlage des Überwachungssystems mit Druckluft gespeist werden. Insbesondere bei Verwendung eines Vorratsspeichers, welcher bevorzugt als Druckkessel ausgebildet ist, kann dann in kürzester Zeit ein bevorrateter Druck bereitgestellt werden, der die Aktorbewegung des pneumatischen Schnellabsenkzylinders herbeiführt.In the case of using an electric or electromechanical drive and in particular a spindle drive, it would be possible to realize by applying the spindle drive with a higher voltage and / or with a higher current compared to the regular raising or lowering the Schnellabsenkfunktion. Alternatively or additionally, the Schnellabsenksystem can be formed by an additional pneumatic Schnellabsenkzylinder. This can be arranged parallel to the actual actuator and in particular to the spindle drive or arranged in series with the spindle drive. The pneumatic quick-lowering cylinder offers the advantage, in particular over an electromechanical spindle drive, that it can travel a greater distance within a shorter time, so that the rapid lowering function is realized. In the context of the invention, the pneumatic quick-lowering cylinder can then be fed in particular by the pneumatic system of the monitoring system with compressed air. In particular, when using a storage memory, which is preferably designed as a pressure vessel, then a stored pressure can be provided in a very short time, which causes the actuator movement of the pneumatic quick-lowering cylinder.
Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten werden in den schematischen Figuren beschrieben. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:Further advantages, features, characteristics and aspects of the present invention are the subject of the following description. Preferred embodiments are described in the schematic figures. These are for easy understanding of the invention. Show it:
In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine Wiederholung aus Vereinfachungsgründen entfällt.In the figures, the same reference numerals are used for the same or similar components, even if a repetition is omitted for reasons of simplification.
Soll nunmehr der Stromabnehmer abgesenkt werden, ist ferner ein elektromechanischer Spindelantrieb
Gemäß
Die erfindungsgemäße Vorrichtung der separaten Pneumatikanlage
Ferner ist eine elektrische Verbindungsleitung
Die Pneumatikanlage
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- StromabnehmersystemPantograph system
- 22
- Wippeseesaw
- 2a2a
- Oberarmupper arm
- 2b2 B
- Unterarmforearm
- 33
- Trägergestellsupport frame
- 44
- SchleifleisteContact strip
- 55
- Federfeather
- 66
- Kuppelgestängedome linkage
- 77
- Spindelantriebspindle drive
- 88th
- Handkurbelwinch
- 99
- Pneumatikanlagepneumatic system
- 1010
- Verdichtercompressor
- 1111
- Kontrolleinheit control unit
- 1212
- Vorratsspeicherstorage reservoir
- 1313
- elektrische Steckverbindung electrical plug connection
- 1414
- elektrische Verbindungsleitungelectrical connection line
- 1515
- Wippenführung rocker guide
- 1616
- Druckschalter pressure switch
- 1717
- Druckschalter pressure switch
- 1818
- Koppelrelais coupling relay
- VV
- Vertikalrichtungvertical direction
- LL
- Luftkanalair duct
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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